La planète Neptune parcourt une orbite à 4,495 milliards de kilomètres, soit 30 unités astronomiques du Soleil, ce qui en fait la plus lointaine des planètes classiques du système solaire (Pluton n'est plus en compétition depuis qu'elle a été rétrogradée au rang de planète naine). Du fait de cette distance, la planète a une très longue période de révolution : 165 années terrestres.

Le diamètre de Neptune est d'environ 49 500 kilomètres, légèrement inférieur à celui d'Uranus, mais tout de même quatre fois celui de la Terre. Neptune a par contre une masse supérieure à Uranus, environ 17 fois la masse de la Terre. La planète est essentiellement constituée d'hydrogène et d'hélium. Elle contient un énorme noyau de roche liquide, d'eau, d'ammoniac et de méthane qui représente les deux tiers du diamètre. Le tiers externe est composé d'hydrogène, d'hélium, d'eau et de méthane.

 
La surface externe de Neptune est constituée d'épaisses couches nuageuses et apparaît bleue du fait de la présence de méthane. Ces nuages se déplacent à des vitesses qui peuvent aller jusqu'à 2000 kilomètres à l'heure, des vitesses record pour le système solaire. Rompant la monotonie, on trouve aussi de longs nuages blancs composés de cristaux de glace de méthane, ainsi que de grandes taches bleues dues à des ouragans similaires à ceux Jupiter.

 
Satellites et anneaux

Neptune possède au moins 13 satellites. Le plus intéressant de ces satellites est Triton, le seul à être suffisamment massif pour avoir atteint une forme sphérique. Il possède un diamètre de 2700 kilomètres et est entouré d'une atmosphère ténue riche en azote avec des traces de méthane. La sonde Voyager 2 y a mesuré en 1989 la plus basse température jamais observée sur un corps du système solaire : -236 degrés Celsius. Sa surface recouverte de glace d'azote est très complexe, avec quelques formations qui ressemblent à des geysers et qui peuvent rejeter de l'azote jusqu'à une altitude de 8 kilomètres.

Triton se déplace sur une orbite rétrograde, c'est-à-dire en direction opposée à la rotation de Neptune, ce qui est très inhabituel. L'explication la plus plausible consiste à dire que Triton ne s'est pas formé au même endroit que Neptune, mais a probablement été capturé par l'attraction gravitationnelle de la planète dans un passé lointain. Les observations montrent également que le satellite se rapproche inexorablement de Neptune sous l'effet des forces de marées. Il devrait un jour exploser et donner naissance à un magnifique anneau autour de la planète. 

Notons encore que Neptune est entourée d'une série d'anneaux très fins probablement composés de poussières. Ces anneaux sont irréguliers et présentent des parties plus denses qui leur donnent l'aspect d'arcs. Les premiers furent décelés depuis la Terre lors d'occultations stellaires dans les années 1980, d'autres furent découverts par la sonde Voyager 2 en 1989.
  

Découverte

Neptune fut le premier objet astronomique découvert par le calcul plutôt que par le hasard des observations. De longues études du mouvement d'Uranus avaient montré que cette planète devait être soumise à des perturbations gravitationnelles provoquées par un corps non identifié. Les astronomes français Urbain Le Verrier et anglais John Couch Adams utilisèrent indépendamment les lois de la mécanique céleste pour estimer la position de ce corps. L'astronome allemand Johann Gottfried Galle entama des observations à la position indiquée par Le Verrier et fut la première personne à observer Neptune, à l'endroit prévu, le 23 septembre 1846 . Non seulement la découverte d'une nouvelle planète, mais un triomphe pour la mécanique céleste.